* Yazışmaların yapılacağı yazar
DOI:
X55NiCrMoV7 takım çeliğine Co-esaslı sert kaplamanın
aşınma dayanımının incelenmesi
Nurşen SAKLAKOĞLU*
Celal Bayar Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Manisa, Türkiye
nakbas@bayar.edu.tr, Tel: (236) 241 21 44 (263)
Sarper DOĞAN
Celal Bayar Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Manisa, Türkiye
Selçuk DEMİROK
Genel Merkez, Egemet, İzmir, Türkiye
Simge GENÇALP İRİZALP
Celal Bayar Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Manisa, Türkiye Geliş: 20.04.2017, Kabul Tarihi: 14.11.2017
Öz
Sıcak dövme kalıpları ziraat, madencilik, kimya ve çelik işleme sektörü gibi birçok sektörde kullanılırlar. Bu kalıplarda en sık karşılaşılan hasar türleri aşınma, yorulma ve deformasyondur. Sert kaplamalar yeni parçaların aşınma direncini artırmak üzere kullanılabileceği gibi, aşınmış yüzeylerin tamiri için de kullanılabilmektedir. Bu yöntemin tercih edilmesinin en önemli nedeni, hasar gören kalıbın yeniden üretilme maliyetine kıyasla sert kaplama ile güçlendirilme maliyetinin daha düşük olmasıdır. Sert kaplama işlemi için farklı türde elektrotlar mevcuttur. Fe esaslı, Co esaslı ve Ni esaslı elektrotlar bunlardan bazılarıdır. Piyasada Fe esaslı elektrotlara kıyasla nispeten daha pahalı olan Co esaslı elektrotlar bütün aşınma türlerine karşı iyi direnç göstermeleri nedeniyle tercih edilirler. Yaptığımız çalışmada TIG kaynak metoduyla, X55NiCrMoV7isimli takım çeliğinin yüzeyine, Co esaslı elektrot ile sert dolgu yapılmıştır. Kaynak işlemi sonrası optik mikroskopta mikroyapı incelemesi, SEM incelemesi, EDS analizi, XRD analizi, sertlik testi ve aşınma testi yapılmıştır. Bütün bu çalışmalar oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Aşınma testi “pin on disk” metodu kullanılarak yapılmıştır. Analizler ve testler sonucunda elde edilen veriler, daha önce yapılan çalışmalardaki veriler ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Dolgu malzemesi ve takım çeliği yakın sertlik değerleri gösterirken, dolgu malzemesi takım çeliğine göre 1.5 kat fazla aşınmıştır. Takım çeliğinde abrasif aşınma gözlenirken, dolgu malzemesinde tutma-bırakma türü sürtünme ve delaminasyon ve yapışmalar gözlemlenmiştir.
206
Giriş
Sert dolgu kaynağı yöntemi, sanayide maliyeti
yüksek parçaların tamir - bakım
uygulamalarında tercih edilen bir yöntemdir. Parçaların yeniden üretilme maliyetlerine göre oldukça ekonomik olması tercih edilmesinin en önemli sebeplerinden biridir. Bununla birlikte parça yüzeyine sert dolgu kaplamanın en büyük avantajı ise iş parçasını aşınma, korozyon ve çeşitli yüzey bozulmalarına karşı korumasıdır. Buna bağlı olarak sanayinin birçok kolunda sert dolgu kaynağı yönteminin kullanımı mevcuttur. Ozan (2010) yaptığı çalışmada, bu yöntemin kullanıldığı endüstriyel alanlardan bazılarının, madencilik, demir-çelik, döküm, kâğıt-tarım-gıda işleme makineleri, sondaj makineleri olduğunu belirtmiştir.
Sert dolgu kaynağı yönteminde genellikle Fe esaslı elektrotlar kullanılır. Co esaslı elektrotlar, Fe esaslılara göre nispeten daha yüksek maliyete sahip oldukları için özel durumlarda tercih edilirler. Deng ve diğerleri (2010) çalışmalarında, Co esaslı elektrotların tercih edilme sebebini, bütün aşınma türlerine karşı çok yüksek direnç göstermesine bağlamaktadır. Arabacı (2009), Co esaslı Stellite 1, Stellite F, Stellite 6 ve nikel esaslı Ni 60 elektrotlarıyla kaplanmış 1.4718 kalıp çeliğinde en yüksek aşınma direncinin Stellite 1 elektrotuyla kaplanmış takım çeliğinde gerçekleştiğini belirlemiştir. Stellite 1 elektrotu yaptığımız çalışmada kullanılan ticari adı Cobalt 1 olan Co esaslı elektroda oldukça yakın kimyasal bileşime sahiptir.
Kashani ve diğerleri (2007) yapmış oldukları çalışmada H11 takım çeliği üzerine Co esaslı Stellite 6, Stellite 21 ve nikel esaslı Inconel 625 elektrotlarıyla kaplama yapmıştır. Uygulama sonrası sahada yapılan denemede kaplamasız takım çeliği (H11) 4000 dövme işlemi gerçekleştirirken, Co esaslı Stellite 21 ile kaplama yapılan kalıp 16000 dövme işlemi gerçekleştirmiştir. Co esaslı elektrotla yapılan kaplama sonrası kalıp kullanım ömründe 4 kat
Apay ve Gülenç (2014), yapmış oldukları çalışmada AISI 1015 çeliğini Co esaslı Stellite 6 dolgu malzemesi kullanarak kaynakla yüzeyi
kaplamışlardır. Aşınma sonuçları
incelendiğinde, aşınma oranının, aşınma
mesafesi ve uygulanan yükün artmasıyla birlikte artış gösterdiğini tespit etmişlerdir.
Farhani ve diğerleri (2006), yaptıkları çalışmada Stellite 21 dolgu malzemesi ile kaplanmış H11 kalıp çeliğinin aşınma davranışını sıcaklığın
değişimine göre belirlemişlerdir. Oda
sıcaklığında dolgu malzemesi kalıp çeliğine göre daha çok ağırlık kaybederken, kalıpların çalışma sıcaklığı olan 550 °C’ ye çıkıldığında, dolgu malzemesinin kalıp çeliğine göre daha az ağırlık kaybettiğini tespit etmişlerdir. Bu da kalıp ömrü için oldukça kritik bir durumdur. Farhani ve diğerleri (2006), yapmış oldukları çalışma bu dolgu malzemesinin kalıp çeliğinin yüzeyinde uygulanabileceği konusunda umut verici sonuçlar almıştır.
Yaptığımız çalışmada EGEMET firmasında sıcak dövme kalıbı malzemesi olarak sıklıkla kullanılan X55NiCrMoV7 sıcak iş takım çeliğinin üzerine, Co-Cr-W alaşımı kaynak elektrotlarıyla sert dolgu kaynağı yapılmıştır. Kaynaklı yüzeyin aşınma davranışları ile sıcak
iş takım çeliğinin aşınma davranışları
karşılaştırılmıştır.
Materyal ve Yöntem
Tablo 1’ de kaplama malzemesi olan Cobalt 1 için kimyasal kompozisyon verilmiştir. Şekil 1’de X55NiCrMoV7 sıcak iş takım çeliği yüzeyine Cobalt 1 elektrodunun kaplanmasıyla elde edilen 30X30X80 mm ölçülerinde hazırlanmış numuneler görülmektedir (Şekil 1-a). Kaplama sonrası yapılacak SEM, XRD, sertlik, mikroyapı ve aşınma testleri için numune yüzeyleri düzeltilmiştir (Şekil 1-b).
Tablo 1. Cobalt 1 malzemesinin nominal
kompozisyonu
C W Cr Co
2,1 13 31 Kalan
Şekil 1. (a) Cobalt 1 ile kaplanmış takım çeliği numunesi, (b) Yüzey düzeltilmesi yapılmış
numuneler
Takım çeliğinin yüzeyine dolgu maddesinin kaplanması için izlenen işlem adımları şu şekildedir;
a) Istaş şirketinin bünyesinde bulunan
EFCO marka elektrikli laboratuvar fırınında numuneler 300-450 °C aralığında bir süre ısıtılmışlardır.
b) Cobalt 1 elektrotu için belirlenen amper değeri kaynak makinesinde ayarlanarak kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir.
c) Kaplama işlemi sonrası numuneler
kontrollü olarak soğutulmuşlardır. Ardından tekrar Istaş şirketindeki EFCO marka fırına yerleştirilerek 6 saat boyunca 450 °C’ de
bekletilip gerilim giderme tavlaması
uygulanmıştır.
Tablo 2’de kaynak işlemi esnasında kullanılan parametreler verilmiştir.
Kaplama tabakasının kesit ve kaplama yüzeyi optik mikroskop (OM) yardımıyla incelenmiştir. Kalıp malzemesi nital çözeltisi ile dolgu malzemesi ise 5 ml HNO3, 5 ml C2H2O3, 20 ml
HCl ve 5 ml H2O çözeltisi ile dağlanmıştır.
Cu-Kα radyasyonu, 1.542 Å dalga boyu ve 30°-110° difraksiyon açısı aralığında yapılan XRD analizi ile faz analizi yapılmıştır. Kaplama yüzeyinin görüntüsü ve aşınma testi sonrası
incelemeler taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla analiz edilmiştir.
Kesit boyunca Vickers mikrosertlik ölçümleri yapılarak (yük = 50 gf, yük uygulama süresi = 10s) sertlik profilleri elde edilmiştir. Aşınma testleri, pin on disk tipi CSM Instruments marka cihazda gerçekleştirilmiştir. Sert kaplama numuneleri için aşınma testi parametreleri Tablo 3’ de verilmiştir.
Tablo 2. Kaynak parametreleri
Parametre Değer Akım 180 A
Gaz Debisi 15 B
Gaz Karışımı Standart Koruyucu Gaz
Karışımı %75- 95 Ar, %4-22 CO2 , %1-3 O
Tablo 3. Aşınma testi parametreleri
Parametre Değer Yük (N) 10
Dönme Hızı (rpm) 543
Mesafe (m) 500
Sıcaklık (o C) Oda Sıcaklığı
Karşı Eleman (Bilya) Al2O3
Karşı Eleman Çap (mm) 6
Tablo 4’ te kaplama malzemesi ve
X55NiCrMoV7 kalıp çeliğinin EDS analizleri verilmiştir. Görüldüğü gibi kaplama malzemesi yüksek miktarlarda Co, Cr ve W içerirken, kalıp çeliği kaplamadan farklı olarak Mo, Ni ve V içermektedir.
Sonuçlar ve Tartışma
Sert dolgu kaynağı yapılmış yüzeyden yapılan
incelemede elektrotun dendritik olarak
katılaştığı ve interdendritik bölgeler içerdiği gözlemlenmiştir (Şekil 2) (Deng vd, 2012).
208
Tablo 4. Kaplama malzemesi ve
X55NiCrMoV7 kalıp çeliğinin kimyasal analizleri Element Kaplama EDS analizi X55NiCrMoV7 çeliği EDS analizi C 1,761 0,714 Fe 40,855 94,969 Si - - Mn 0,469 0,568 Cr 20,732 1,094 Mo - 1,094 Ni - 1,423 V - 0,138 W 8,282 - Co 27,854 -
Şekil 2. Kaplama bölgesi (a) yüzey, (b) kesit görünümü, (c) kesitten SEM görüntüsü
XRD analizleri, kaplamasız kalıp çeliğinin ferrit fazına sahip olduğunu, dolgu malzemesinin ise dendritik bölgede kobaltça zengin α fazına ve bununla birlikte interdendritik bölgede Cr7C3
gibi karbürlü fazlara sahip olduğunu
göstermektedir (Şekil 3). XRD analizinde Cr ile W elementlerinin 2θ açıları aynıdır, bu nedenle WC ve Cr7C3 ayrı ayrı piklerde tespit
edilmemiştir, ancak W içeriğinin yüksek olması sebebiyle WC çökeltilerinin de oluştuğu düşünülmektedir.
(a)
(b)
Şekil 3. XRD paterni (a) X55NiCrMoV7 kalıp çeliği, (b) dolgu malzemesi
a
c
Cobalt 1 dolgu kaynağı ile kaplanmış kesit boyunca mikroyapı gelişimi Şekil 4’te verilmiştir. Yüzeyden çelik içine doğru dolgu kaynağının nüfuz ettiği, tane sınırları boyunca bu nüfuziyetin ilerlediği göze çarpmaktadır. Ayrıca kalıp çeliği ve kaplama bölgesine kesitten bakıldığında, kaplama bölgesinde porozite gibi kusurlar oluştuğu gözlenmiştir. Kalıp çeliği temperlenmiş martenzit yapıya sahiptir.
Şekil 5, kesit boyunca sertlik değişimini göstermektedir. Kalıp çeliği ortalama 450 HV sertliğe sahip iken, kaplama bölgesinin sertliğinin de yaklaşık olarak 450 HV olduğu görülmektedir. Kaplama bölgesinde porozite
oluşumu gözlenmiş olması kaynak
parametrelerinin optimize edilmesi gerektiğini göstermektedir.
Mesafeye bağlı sürtünme katsayısı grafiği Şekil 6’da verilmiştir. Grafik incelendiğinde, aşınma testinin başlarında (50 m’ ye kadar) sürtünme katsayısı açısından birbirlerine göre zıt eğilim gösteren dolgu malzemesi ve X55NiCrMoV7 takım çeliği, 50 m’ den 100 m’ ye kadar dengelenme evresine girmiştir. 100 m’ den sonra da aşınma testinin sonuna kadar başlangıç sürtünme katsayı değerlerine yakın (steady-state halde) seyretmiştir. Aşınma esnasında sürtünme
katsayısı değerinde bir dalgalanma
gözlemlenmektedir. Bu tutma-bırakma
mekanizmasını akla getirmektedir (Bowen ve Leben, 1939). Dolgu malzemesinin 150 m’ den
sonra tutma-bırakma türünde sürtünme
göstermeye başladığı ve testin sonuna kadar bu davranışı sürdürdüğü görülmektedir.
(a)
(b)
Şekil 4. Kaplama ara yüzey bölgesi (a) optik mikroskop görüntüsü, (b) SEM görüntüsü
210
Şekil 6. Mesafeye göre sürtünme katsayısı grafiği
Sertlik, diskteki aşınma oranı ve bilyada ki aşınmayı birlikte gösteren grafik Şekil 7’de verilmiştir. Dolgu maddesi ve kalıp çeliği yakın sertlik değerleri gösterirken, dolgu maddesi kalıp çeliğine göre 1.5 kattan fazla aşınmıştır. Bilyada ki aşınmalar karşılaştırıldığında ise dolgu maddesini aşındıran bilyadaki aşınma, kalıp çeliğininkine göre 10 kat daha fazladır. Tutma-bırakma türü sürtünme davranışının bunda etkili olduğu düşünülmektedir. Ayrıca dolgu maddesi diskinin kalıp çeliği diskine göre daha fazla aşınması sonucunda, bilya ile arasında ki temas yüzeyinin arttığı ve buna bağlı olarak da bilyanın daha fazla aşınmasına neden olduğu düşünülmektedir.
Sürtünme esnasında tutma-bırakma etkileri gösteren etkileşimler sürtünme katsayısında bir artışa sebep olmaktadır (Nienhaus, 2012). Wang vd. (2005) aşınma esnasında pürüzlü yüzeyler yapıştıkça, hareket eden parçaların yüksek bir sürtünme değeri sergilediğini ifade etmişlerdir.
Şekil 7. Sertlik, diskteki aşınma oranı, bilyada ki aşınma miktarını birlikte gösteren grafik
Tutma-bırakma türü sürtünme sırasında
aşındıran ve aşınan yüzeyler arasında malzeme
transferi olabilmektedir. Şekil 8(a)’ da
görüldüğü gibi, kalıp malzemesinde abrasif aşınma sonucu ortaya çıkan küçük aşınma partikülleri yüzeye yapışmıştır. Bunun yanında Şekil 8(b)’de dolgu malzemesinde büyük parçalar halinde yüzeye yapışmalar meydana geldiği gözlenmiştir. Tablo 5’ te Şekil 9 da SEM görüntüsü verilen kaplamanın aşınmış ve aşınmamış bölgelerinden alınan EDS analizleri verilmiştir. Analizler incelendiğinde alümina bilyadan dolgu malzemesine herhangi bir transfer olmadığını, yalnızca büyük parçalar halinde yüzeye yapışan bölgede kirlilik seviyesinde bulunduğunu göstermektedir. Aynı
zamanda aşınma esnasında dolgu
malzemesinden delaminasyon meydana
geldiğini ve bu parçaların yüzeye sıvanarak yapıştığını da kanıtlamaktadır. Aynı şekilde, aşınma sonucu kalıp malzemesi üzerine alümina transferinin, kirlilik seviyesinde kaldığı Tablo 6’ da verilen EDS analizlerinden anlaşılmaktadır. Kalıp malzemesinin aşınma sonrası EDS analizinin elde edildiği SEM görüntüsü Şekil 10’ da verilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 8. Aşınma izleri (a) Kaplamasız kalıp çeliği; (b) Dolgu malzemesi kaplanmış
Şekil 9. Kaplamanın aşınma sonrası SEM görüntüsü
Tablo 5. Dolgu malzemesinin aşınmış ve
aşınmamış bölgelerin EDS analizi Elementler Nokta 1 Nokta 2 Aşınmamış Bölge Co 29,426 27,488 27,854 Cr 19,837 20,097 20,732 Fe 40,51 36,866 40,855 W 8,77 10,196 8,282 C 0,943 1,643 1,761 Mn 0,43 0,269 0,469 Al 0 1,846 0 O 0,084 1,595 0,048
Şekil 10. Kalıp çeliğinin aşınma sonrası SEM görüntüsü
Tablo 6. Kalıp malzemesinin aşınmış
bölgelerinin EDS analizi Elementler Nokta 1 Nokta 2
Fe 93,247 84,629 C 0,905 7,201 Mn 1,167 0,741 Cr 1,032 1,257 Mo 0,683 0,792 Ni 1,929 1,56 V 0,186 0,182 Si 0,644 0,691 Al 0,206 0,346 O 0 2,601 2 1 1 2
212
Sonuç
Yaptığımız çalışmada sıcak dövme kalıbı olarak kullanılan X55NiCrMoV7 kalıp çeliği üzerine ticari adı Cobalt 1 olan Co-Cr-W alaşımı elektrot ile TIG kaynak metoduyla kaplama yapılmıştır. Aşınma testleri, sertlik testleri ve
SEM/EDS/XRD analizleri yapılarak
kaynaklanmamış kalıp çeliği ile
karşılaştırılmıştır. Buna göre;
i) Dolgu maddesi ile kalıp çeliği yakın sertlik
değerleri gösterirken, dolgu maddesi kalıp çeliğine göre 1,5 kat daha fazla aşınma göstermiştir.
ii) Kalıp çeliğinde abrasif aşınma görülürken,
dolgu malzemesinde tutma-bırakma türü
sürtünme meydana gelmiş ve bunun sonucu olarak delaminasyon ve yapışmalar oluşmuştur.
iii) Bu makalede Co-esaslı dolgu malzemesinin
aşınma karakteristiği pin-on disk aşınma
yöntemi ile oda sıcaklığı koşullarında
araştırılmıştır. Her ne kadar dolgu malzemesi kalıp çeliğinden daha fazla aşınma gösterse de, sıcak dövme kalıplarında kullanılabilirliğinin belirlenebilmesi için, yüksek sıcaklık aşınma testlerinin ve gerçek dövme koşullarında
performans testlerinin gerçekleştirilmesi
gerekmektedir.
Teşekkür
Yaptığımız çalışmada, numunelerin TIG kaynağı ile kaplanması ve incelemeler için hazırlanması aşamaları, EGEMET firması tarafından yapılmıştır. Bu çalışmanın finansal kaynağı CBÜ-BAP 2015-110 numaralı proje ile
karşılanmıştır. EGEMET EGE METAL
DÖVME SANAYİ TİCARET LİMİTED
ŞİRKETİ VE CELAL BAYAR
ÜNİVERSİTESİ Rektörlüğü’ne teşekkür eder
Kaynaklar
Apay, S., ve Gülenç, B., (2014). Wear properties of aisi 1015 steel coated with stellite 6 by microlaser welding, Materials and Design, 55, 1-8. Arabacı, U., (2009). Supap yüzeylerinin TIG kaynak
yöntemi ile kaplanması ve aşınma özelliklerinin incelenmesi, Doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
Bowden, F. P., ve Leben, L., (1939). The nature of sliding and the analysis of friction. Proceedings of the Royal Society of London. Series A,
Mathematical and Physical Sciences, 169,
371-391.
Deng, H., Shi, H., ve Tsuruoka, S., (2010). Influence of coating thickness and temperature on mechanical properties of steel deposited with Co-based alloy hardfacing coating, Surface &
Coatings Technology, 204, 3927-3934.
Deng, HX., Shi, HJ., Tsuruoka, S., Yu, HC., ve Zhong, B., (2012). Influence of welding technique and temperature on fatigue properties of steel deposited with Co-based alloy hardfacing coating, International Journal of Fatigue, 35, 63–70.
Farhani, M., Amadeh, A., Kashani, H., ve Saeed-Akbari, A., (2006). The Study Of Wear Resistance Of A Hot Forging Die, Hardfaced By A Cobalt-Base Superalloy, Materials Forum, 30. Kashani, H., Amadeh, A., ve Ghasemi, H.M.,
(2007). Room And High Temperature Wear Behaviors Of Nickel And Cobalt Base Weld Overlay Coatings On Hot Forging Dies. Wear, 262, 800-806.
Nienhaus, C. (2012). Overload clutches in
agricultural machinery, Landtechnık–Agricultural
Engineering, 67, 458-464.
Ozan, S., (2010). Sert dolgu kaynağında dolgu alaşım elementlerinin aşınma direnci, mikroyapı ve seyrelme miktarları üzerine etkisi, Yüksek
Lisans tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, İzmir.
Wang, X. H., Zou, Z. D., Qu, S. Y., Song, S. L. (2005). Microstructure and wear properties of Fe-based hardfacing coating reinforced by TiC particles, Journal of Materials Processing Technology, 168, 89-94.
Study on wear resistance of
Co-based hardfacing on
X55NiCrMoV7 tool steel
Extended abstract
Hardfacing is a commonly employed method to improve surface properties of agricultural tools, components for mining operation, soil preparation equipments, chemical and steel processing tools and others. The most common types of damage in these tools are wear, fatigue and deformation. An alloy is homogeneously deposited onto the surface of a soft material (usually low or medium carbon steels) by welding, with the purpose of increasing hardness and wear resistance without significant loss in ductility and toughness of the substrate. The main advantages of the method are (i) reduced costs; (ii) prolonged equipment life, (iii) reduced shutdowns,(iv) reduced inventory of spare parts. The formation of hard facing surfaces deposited with the arc welding method is one of the most commonly used methods in the industry and this method extends the service life of industrial products. The characteristics and performance of the hardfaced layer are highly dependent on the hardfacing material composition and the thickness of the hardfaced layer as well as the types and process parameters of the deposition process. Cobalt-based, nickel-based and iron-based alloys are widely used to hardface tool surfaces. Among the hardfacing alloys, Cobalt-based alloys were used to hardface tool steel surfaces due to their excellent wear, corrosion and heat resistances. In addition, the cobalt-based alloys have better thermal fatigue resistance and weldability than nickel-base alloys.
In this study, surface of the X55NiCrMoV7 tool steel was hardfaced with the Cobalt 1 electrode with the TIG welding method. The process steps for coating the fill material on the surface of the tool steel are as follows;
- In the electric laboratory furnace the samples were heated for a period of 300-450 °C.
- Coating process was performed by setting the amper value welding machine specified for Cobalt 1 electrode.
- After coating, the samples were cooled under controlled conditions. Then, it was placed in the electric laboratory furnace again, and it was kept at 450 ° C for 6 hours for stress relief.
The parameters used during welding are as follows, current: 180 A, gas flow: 15 B, gas mixture: standard protective gas mixture (75-95% Ar, 4-22% CO2, 1-3%)
Samples were prepared at 30X30X80 mm after coating. For the tests to be performed, sample surfaces are polished. For the microstructure study, the base material is etched with nital solution and the filling material is etched with 5 ml of HNO3, 5 ml of C2H2O3, 20 ml of HCl and 5 ml of H2O solution.
Metallographic examinations showed that the substrate had tempered martensite and the hardfacing layer exhibited a uniform microstructure consisting of primary dendrites. Dendritic solidification was oriented perpendicularly to the substrate-hardfacing interface, according to the thermal gradient.
The phases on the hardfacing were obtained by XRD analyses. XRD analyses showed that the tool steel has the ferrite phase, the coating has the α-Co phase in the dendritic regions, and the carbide phases such as Cr7C3 in the interdendritic regions. Although not detected in the XRD analyzes, it is thought that the WC phase is also present in the coating region.
The wear test was carried out at a distance of 500 m under 10 N load with 543 rpm speed and made using the "pin on disc" method. Al2O3 ball with a diameter of 6 mm were used as abrasive. All this work was carried out at room temperature. Wear test results showed that material transfer can occur between surfaces due to stick-slip friction behavior. While abrasive wear observed on tool steel, stick-slip type of friction and adhesion large particles were observed on the hardfaced surface.
The hardness profile was measured along the cross-section of the substrate-hardfacing. Although the hardfaced surface showed almost same hardness values with bare tool steel, its wear resistance decreased by more than 1.5 times to the tool steel.
Keywords: X55NiCrMoV7 Tool Steel, Co-Based alloy, Hardfacing, Wear
